DE2528580A1

DE2528580A1 - Elektrische sicherung

Info

Publication number: DE2528580A1
Application number: DE19752528580
Authority: DE
Inventors: Aloysius J Fister
Original assignee: McGraw Edison Co
Current assignee: McGraw Edison Co
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1975-06-26
Publication date: 1976-01-15
Also published as: FR2276680B1; CA1060068A; FR2276680A1; US3938067A; GB1503713A; JPS5118844A; JPS5440309B2

Description

Anwaltsakre: 26 131 2 6. JUNI 1975

McGravr-Edison Company Elgin, Illinois / USA

Elektrische Sicherung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Sicherung.

Sicherungsklammern, -halteeinrichtungen, -klemmen,
Stromsammeischienen, Kühlkörper und -bleche sowie andere Metallgegenstände, an welchen die Anschlüsse von elektrischen Sicherungen befestigt sind, sind im allgemeinen kühler als die schwachen bzw. dünnen Stellen dieser elektrischen Sicherungen. Es ist daher üblich, einen Gradienten zwischen der Temperatur der schwachen dünnen Stelle und den Anschlüssen einer elektri-

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t (089) 98 82 72 8 München 80, Mauerkircherstrafle 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453100

987043 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 3892623

983310 TELEX: 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808

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sehen Sicherung anzunehmen und zu berechnen; dieser Grandient fördert dann das Abkühlen der dünnen schwachen Stelle, indem Wärme zu diesen verhältnismäßig kühlen Anschlüssen abfließt. Oa jedoch die leicht schmelzenden Teile bzw. die Schmelzeinsätze von strombegrenzenden Sicherungen dünn ausgebildet
sind, begrenzen diese Schmelzeinsätze die Geschwindigkeit,
mit welcher Wärme von den dünnen, schwachen Stellen zu den
Anschlüssen derartiger elektrischer Sicherungen abfließen
kann.

Einige dieser elektrischen Sicherungen haben Schmelzeinsätze mit nur einer einzigen Funktion oder Aufgabe, während andere elektrische Sicherungen Schmelzeinsätze mit einer Doppelfunktion bzw. einer doppelten Aufgabe haben. Beispielsweise ist
eine elektrische Sicherung mit einem Schmelzeinsatz, welche
nur eine einzige Punktion ausführt, in Reihe mit einem Schaltungsunterbrecher geschaltet, und die einzige von dem Schmelzeinsatz einer derartigen elektris chen Sicherung durchzuführende Punktion besteht darin, den Schaltkreis bei einer starken Überlastung oder einem Kurzschluß zu öffnen. Bei einer anderen Ausführungsform einer elektrischen Sicherung mit einem
Schmelzeinsatz, welche nur eine Funktion ausführt, ist ein
federvorgespanntes Anschluß- oder Verbindungsstück oder eine große Lötmittelmasse vorgesehen, welche auf eine lang andauernde, geringe Überlastung anspricht, um den Schaltkreis zu
öffnen; die einzige von dem Schmelzeinsatz einer derartigen
elektrischen Sicherung durchzuführende Funktion besteht darin,

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den Schaltkreis bei einer starken überlastung oder einem Kurzschluß zu öffnen.

Bei einer Ausführungsform einer elektrischen Sicherung mit einem Schmelzeinsatz, welche eine doppelte Aufgabe erfüllt, ist eine erneuerbare elektrische Sicherung mit einem Schmelzeinsatz vorgesehen, wobei der Schaltkreis bei einer lang andauernden, geringen Überlastung, einer starken Überlastung oder einem Kurzschluß geöffnet werden kann. Bei einer anderen Ausführungsform einer elektrischen Sicherung mit einem Schmelzeinsatz, welche eine doppelte Aufgabe erfüllt, ist eine elektrische Sicherung mit einem Silber- oder Kupferschmelzeinsatz mit einem angenieteten oder auf andere Weise angebrachten Stück Zinn vorgesehen. Eine elektrische Sicherung, welche ein federvorgespanntes Anschlußteil oder eine große Lötmittelmasse aufweist, ve1 ehe auf eine lang andauernde, geringe Überlastung anspricht, um den Kreis zu öffnen, wird, ähnlich wie eine elektrische Sicherung, welche einen Silber- oder Kupferschmelzeinsatz mit einem angenieteten oder auf andere Weise angebrachten Stück Zinn aufweist, als eine elektrische Sicherung mit zwei Elementen bezeichnet.

Die Erfindung soll daher eine einstückige, strombegrenzende elektrische Sicherung mit einer Doppelfunktion schaffen, welche ein schmelzendes Teil bzw. einen Schmelzeinsatz (im folgenden wird nur noch von Schmelzeinsatz gesprochen) mit zu-

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mindest einer "schwachen oder dünnen Stelle" mit sehr geringem Querschnitt aufweist, und bei welcher diese schwache dünne Stelle bei Temperaturen von mehr als Q0% der Schmelztemperatur dieses Schmelzeinsatzes betrieben wird, wenn die elektrische Sicherung ständig bei ihrer maximalen Dauerstrombelastbarkeit betrieben wird.

Gemäß der Erfindung ist daher eine einstückige, strombegrenzende, elektrische Sicherung mit einer Doppelfunktion geschaffen, welche einen Schmelzeinsatz mit mindestens einer "schwachen oder dünnen Stelle" aufweist; diese schwache, dünne Stelle liegt näherte! der Innenfläche des Gehäuses dieser

/bei

elektrischen Sicherung als jede.»¹ der beiden Anschlüsse der elektrischen Sicherung. An der dünnen schwachen Stelle liegt

unmittelbar eine lichtbogenlöschende Füllmasse an, welche ebenfalls unmittelbar an der Innenfläche anliegt und an diese Wärme übertragen kann. Der Hauptteil der Außenfläche des Gehäuses der elektrischen Sicherung ist frei und offen, und das Gehäuse ist aus einem Material hergestellt, welches

2 eine Leitfähigkeit von mehr als 0,030 cal pro cm Querschnitt pro cm Länge pro Sekunde pro Centigrad hat. (Im folgenden wird in diesem Zusammenhang nur noch von 0,030 cal/ cm Querschnitt/ cm Länge/ eek / C gesprochen.) Hierdurch kann dann das lichtbogenlöschende Material und das Gehäuse die Wärme schnell verteilen, welche von der dünnen schwachen Stelle erzeugt wird.und dadurch kann die dünne schwache Stelle auch mit einem sehr kleinen Querschnitt ausgebildet werden. Die

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dünne schwache Stelle weist eine Temperatur von mehr als 80% der Schmelztemperatur des Materials des Schmelzeinsatzes auf, wenn die elektrische Sicherung fortlaufend bei ihrer maximalen Strom trslastbarkeit betrieben wird; infolgedessen spricht die dünne schwache Stelle schnell auf eine geringe, aber möglicherweise schädliche Überlastung an, und öffnet den Schaltkreis.

Bei der Erfindung ist die dünne schwache Stelle der elektrischen Sicherung so angeordnet, daß der radiale Abstand zwischen der dünnen, schwachen Stelle und der benachbarten Innenfläche des Gehäuses der elektrischen Sicherung kleiner als 64mm ist, und der axiale Abstand zwischen der dünnen schwachen Stelle und jedem der Anschlüsse der elektrischen Sicherung größer als öOmm ist. Gemäß der Erfindung liegt die lichtbogenlöschende Füllmasse unmittelbar an der dünnen schwachen Stelle und der Innenfläche des Gehäuses der elektrischen Sicherung an. Hierdurch gelangt eine beträchtliche Wärmemenge, welche von der einen kleinen Querschnitt aufweisenden, dünnen schwachen Stelle erzeugt wird, zu der frei daliegenden Außenfläche des Gehäuses und wird von dieser abgestrahlt. Gemäß der Erfindung ist somit die dünne schwache Stelle einer einstückigen, strombegrenzenden, elektrischen Sicherung mit einer Doppelfunktion so angeordnet, daß der radiale Abstand zwischen der dünnen schwachen Stelle und der benachbarten Innenfläche des Gehäuses der elektrischen Sicherung kleiner als 64mm ist, und der axiale Abstand zwi-

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sehen der dünnen schwachen Stelle und Jedem der Anschlüsse der elektrischen Sicherung größer als 80mm ist.

Gemäß der Erfindung ist somit eine einstückige, strombegrenzende, elektrische Sicherung mit einer Doppelfunktion geschaffen, welche einen Schmelzeinsatz mit mindestens einer "dünnen, schwachen Stelle" mit sehr kleinem Querschnitt aufweist; die Temperatur an der dünnen schwachen Stelle übersteigt bO% der Schmelztemperatur des Materials des Schmelzeinsatzes, wenn die elektrische Sicherung fortlaufend bei ihrer maximalen Strombelastbarkeit arbeitet. Da die Temperatur der dünnen, schwachen Stelle so nahe bei der Schmelztemperatur des Materials des Schmelzeinsatzes liegt, kann die dünne schwache Stelle schnell durchschmelzen und damit kann mittels der elektrischen Sicherung auch bei einer geringen, aber möglicherweise schädlichen überlastung die Schaltung unterbrochen werden. Die dünne, schwache Stelle kann einen sehr kleinen Querschnitt aufweisen und kann bei Temperaturen nahe der Schmelztemperatur des Materials des Schmelzeinsatzes betrieben werden, da das Gehäuse der elektrischen Sicherung und das lichtbogenlöschende Füllmaterial in dem Gehäuse große Wärmemengen, welche von der dünnen, schwachen Stelle erzeugt werden, verteilen. Insbesondere wird eine beträchtliche Wärmemenge, welche die dünne, schwache Stelle bei einer geringen, aber möglicherweise schädlichen Überlastung erzeugt, zu der Innenfläche des Gehäuses der elektrischen Sicherung hin durch die lichtbogenlöschende Füllmasse abgeleitet; ein wesentlicher Prozentsatz

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der abgeleiteten Wärme gelangt zu der offen bzw. frei daliegenden Außenfläche des Gehäuses und wird von dieser abgestrahlt. Die Wärmeleitung an der Innenfläche des Gehäuses wird dadurch begünstigt und gefördert, daß die dünne, schwa-

/bei

ehe Stelle näher bei der Innenfläche als einer der beiden Anschlüsse der elektrischen Sicherung angeordnet ist; ferner wird der Wärmedurchgang zu der frei daliegenden Außenfläche des Gehäuses dadurch begünstigt, daß das Gehäuse aus einem Material hergestellt ist, welches eine thermische Leitfähig.-keit von mehr als 0,030 cal/ cm Querschnitt/ cm Länge/ sek/ ⁰C aufweist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer elektrischen Sicherung gemäß der Erfindung;

Fig.2 in größerem Maßstab eine Schnittansicht der elektrischen Sicherung der Fig.1 entlang der durch die Linie 2-2 in Fig.l angezeigten Ebene;

Fig.3 im Maßstab der Fig.2 eine weitere Schnittansicht der elektrischen Sicherung der Fig.1 entlang der durch die Linie 3-3 in Fig.l angezeigten Ebene;

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Fig.lt in Maßstab der Fig.2 eine Draufsicht aut den Schmelzeinsatz der elektrischen Sicherung der Fig.l;

Fig.5 i" Maßstab der Fig.l eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform einer elektrischen Sicherung, welche eine Gehäuse mit drei Durchgängen aufweist;

Fig.6 im Maßstab der Fig.l eine Schnittansicht durch eine Aueführungsform einer elektrischen Sicherung^welche zwei Gehäuse und drei Durchgänge in Jedem dieser Gehäuse aufweist;

Fig.7 im Maßstab der Fig.l eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform einer elektrischen Sicherung, welche drei Gehäuse und drei Durchgänge in jedem dieser Gehäuse aufweist;

Fig.8 einen Teil einer Draufsicht einer Ausführungsform

einer elektrischen Sicherung, welche im allgemeinen der Ausführungsform der Fig.l bis k entspricht;

Fig.9 einen Teil des Schmelzeinsatzes der elektrischen Sicherung der Fig.8; und

Fig.10 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses, bei welchem der obere Teil einer Seitenwand entfernt ist, um die Anordnung und Anbringung von drei elektrischen

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Sicherungen gemäß der Erfindung in einem mittels eines Lüfters oder Gebläses erzeugten Luftstroms zu zeigen.

In den Fig.l bis k ist im einzelnen eine in ihrer Gesamt hext mit 10 bezeichnete elektrische Sicherung gemäß der Erfindung dargestellt, welche ein zylindrisches Gehäuse 12 aus anorganischem, keramischem Material aufweist, welches eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 0,030 cal/ cm Querschnitt/ cm Länge/ sek / C hat. Anorganische, keramische Materialien mit einer derartigen Wärmeleitfähigkeit sind beispielsweise Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd und Bornitrid. Das Gehäuse weist ringförmige Einschnitte 1k an seinen gegenüberliegenden Enden und einen in axialer Richtung verlaufenden Durchgang 18 auf.

In der bevorzugten Ausführungsform der Fig.1 bis 4 beträgt

der Außendurchmesser des Gehäuses 12 1,905cm, die Länge des Gehäuses 5iO8cm und der Durchmesser des Durchgangs 18 O,68Ocm. Wenn die elektrische Sicherung gemäß Fig.l bis 4 bei einer mit 125V oder 25OV betriebenen Schaltung verwendet wird, ist das Gehäuse 1,905cm lang. Wenn die elektrische Sicherung bei einer mit 500V betriebenen Schaltung verwendet wird, ist das Gehäuse 3,8lcm lang; wenn dagegen die elektrische Sicherung bei einer mit 700V betriebenen Schaltung verwendet wird, ist das Gehäuse 5)O8cm lang.

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Der in seiner Gesamtheit mit 20 bezeichnete Schmelzeinsatz der elektrischen Sicherung 10 ist im einzelnen in Fig.4 dargestellt. Der Schmelzeinsatz weist schwache, dünne Stellen und 40 auf, welche durch paarweise angeordnete kegelstumpfformige Einschnitte in den Längsseiten des Schmelzeinsatzes fest· gelegt sind; diese dünnen, schwachen Stellen sind in einem bestimmten Abstand von den Enden des Schmelzeinsatzes angeordnet. Zusätzlich weist der Schmelzeinsatz paarweise angeordnete schwache Stellen 24 und 26, 28 und 30, 32 und 43 sowie 36 und 38 auf. Jede dieser paarweise angeordneten schwachen Stellen wird durch einen rechteckigen Schlitz gebildet, welcher zwischen zwei flachen, rechteckigen Einschnitten in den Längsseiten des Schmelzeinsatzes angeordnet ist und mit diesen fluchtet. Der Schmelzeinsatz 20 kann aus Silber oder Kupfer hergestellt sein; in allen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Schmelzeinsatz jedoch aus Silber hergestellt. Der Schmelzeinsatz 20 ist 0,546cm breit; wenn die elektrische Sicherung 10 eine Nennbelastbarkeit von lOOA aufweist, dann hat der Schmelzeinsatz eine Dicke von 0,013cm. Wenn die elektrische Sicherung bei einer Nennbelastbarkeit von 200A betrieben wird, dann hat der Schmelzeinsatz eine Dicke von 0,020cm. Jede dünne, schwache Stelle 22 und 40 ist 0,038cm breit, und der axiale Abstand des inneren Endes beträgt 0,038cm. Jede der dünnen, schwachen Stellen 24 bis 38 ist 0,047cm breit, und der axiale Abstand der dünnen, schwachen Stellen beträgt jeweils O,O53cm.

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Die elektrische Sicherung 10 weist kein Anschluß- oder Verbindungsteil auf, das normalerweise zwischen den einander gegenüberliegenden Enden eines Schmelzeinsatzes und eines wärmeaufnehmenden Teils durch ein Lötmittel gehalten ist und welches von den einander gegenüberliegenden Enden weg bewegt werden kann, wenn eine lang andauernde, geringe Überlastung das Lötmittel weich macht. Die elektrische Sicherung weist auch keine große Masse an Lötmittel auf, welches normalerweise die gegenüberliegenden Enden der Schmelzeinsätze verbindet und welches auf eine lang andauernde, geringe Überlastung an spricht, um zu schmelzen und von diesen einander gegenüberliegenden Enden wegzufließen. Ferner weist diese elektrische Sicherung auch kein Stück Zinn oder anderes Legierungsmaterial auf, welches angenietet, angeklebt oder auf andere Weise an dem Schmelzeinsatz der elektrischen Sicherung befestigt ist, und welches auf eine lang andauernde, geringe Überlastung anspricht, um mit dem Material des Schmelzeinsatzes zu legieren. Das bedeutet also, daß der Schmelzeinsatz 20 der elektrischen Sicherung 10 das einzige stromunterbrechende Element der elektrischen Sicherung ist, und folglich muß der Schmelzeinsatz in der Lage sein, ständig dessen Nennstrom zu führen, muß auf eine möglicherweise schädliche, geringe Überlastung ansprechen, um auf seine Schmelztemperatur anzusteigen, und muß auf einen Kurzschluß oder auf eine starke Überlastung ansprechen können, um ebenfalls auf seine Schmelztemperatur anzusteigen. Da der Schmelzeinsatz 20 das einzige stromunterbrechende Element der elektrischen Sicherung ist, ist diese elektrische

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Sicherung eine ein einziges Element aufweisende elektrische Sicherung mit einer Doppelfunktion und nicht eine elektrische Sicherung mit zwei Elementen oder eine ein Element aufweisende Sicherung mit einer einzigen Funktion.

Eine in ihrer Gesamtheit mit 42 bezeichnete ringförmige Abschlußkappe ist über das linksseitige Ende des Gehäuses 12 geschoben und weist einen Rand auf, welcher sich in den linksseitigen, ringförmigen Einschnitt 14 erstreckt. Eine in ihrer Gesamtheit mit 44 bezeichnete, ähnliche ringförmige Abschlußkappe ist über das rechtsseitige Ende des Gehäuses 12 geschoben und weist einen Rand auf, welcher sich in den rechten, ringförmigen Einschnitt 14 erstreckt. Durch die Ränder der ringförmigen Abschlußkappen 42 und 44 wird ein sogenanntes "Kaltfließen" in diese ringförmigen Einschnitte erreicht und dadurch sitzen diese ringförmigen Abschlußkappen fest auf dem Gehäuse. Erforderlichenfalls könnten auch nachgiebige Ringe wie sie in der US-PS 3 644 861 beschrieben sind, in den ringförmigen Einschnitten angeordnet sein, bevor die Ränder der ringförmigen Abschlußkappen 42 und 44 unter Zwang in diese ringförmigen Einschnitte "kaltfließen". Die ringförmigen Abschlußkappen 42 und 44 sind durch ein Lötmittel elektrisch mit den Enden des Schmelzeinsatzes 20 verbunden; in der Ausführungsfora der Fig.l bis 4 hat das Lötmittel eine Schmelztemperatur von 309 C.

Die ringförmigen Abschlußkappen 42 und 44 bilden Zwischenan-

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Schlüsse für die elektrische Sicherung 10, und eine dieser ringförmigen Abschlußkappen ist über das entsprechende Ende des Gehäuses 12 geschoben und sein Rand ist in den entsprechenden, ringförmigen Einschnitt Ik gedrückt. Danach wird die elektrische Sicherung mit ihrer Achse in die senkrechte gebracht, so daß sich die ringförmige Abschlußkappe an ihrem unteren Ende befindet. Hierauf wird ein ein Flußmittel enthaltendes Lötmittel oder ein Lötmittel plus einem Flußmittel nach unten in den Durchgang 18 getropft und kann dann an dem freidaliegenden, ungeschützten Teil der Innenfläche der ringförmigen Abschlußkappe zur Anlage kommen. Der ringförmigen Abschlußkappe wird dann Wärme zugeführt, wodurch dann mittels des Lötmittels das untere Ende des Schmelzeinsatzes 20 mit der freien bzw. ungeschützten Innenfläche der ringförmigen Abschlußkappe elektrisch verbunden wird. Danach wird eine bestimmte Menge eines lichtbogenlöschenden Füllstoffs 45» wie Sand, in den Durchgang 20 eingebracht. Dieser lichtbogenlöschende Füllstoff liegt sowohl an jeder der dünnen, schwachen Stellen 22 bis 40 als auch an der Innenfläche des Durchgangs 20 unmittelbar an. Es wird eine ausreichende Menge an lichtbogenlöschendem Füllstoff 45 in den Durchgang 18 eingebracht, um diesen ganz zu füllen. Gleichzeitig wird ein Flußmittel enthaltendes Lötmittel oder ein Lötmittel sowie ein Flußmittel in das obere Ende des Durchgangs 18 eingebracht, die zweite ringförmige Abschlußkappe wird dann nach unten über das obere Ende des Gehäuses 12 geschoben, und der Rand der Abschlußkappe wird dann in den anderen ringförmigen Einschnitt 14 gedrückt. Danach

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wild die elektrische Sicherung 10 umgekehrt, und der zweiten ringförmigen Abschlußkappe wird Wärme zugeführt. Durch das Schmelzen des Lötmittels wird dann das andere Ende des Schmelzeinsatzes 10 mit der freien Innenfläche der zweiten ringförmigen Abschlußkappe elektrisch verbunden.

Ein in seiner Gesamtheit mit 46 bezeichneter Anschluß weist einen zylindrischen Teil 48, einen blattförmigen Teil 50, einen ringförmigen Rand 52 sowie eine Öffnung 54 auf. Der Rand steht von der Fläche des zylindrischen Teils 48 vor, welche dem blattförmigen Teil 50 gegenüberliegt; die Öffnung 54 befindet sich in diesem blattförmigen Teil. Der Anschluß 46 ist so bemessen, daß die Endwandung der ringförmigen Abschlußkappe 42 in den Rand 52 geschoben werden kann und an der vertieft angebrachten, rechten Fläche des zylindrischen Teils 48 des Anschlusses anstoßen kann. Es wird dann ein Lötmittel verwendet, um den Anschluß 46 elektrisch und mechanisch mit der ringförmigen Abschlußkappe 42 zu verbinden; hierbei wird das Lötmittel aufgebracht, während die Achse des Gehäuses 12 senkrecht steht, und der Anschluß liegt unter der ringförmigen Abschlußkappe. Der Rand 52 wirkt dann als eine Art Damm oder Sperre, um das Lötmittel zu begrenzen und festzulegen, während es geschmolzen wird und mit dem Anschluß und der ringförmigen Abschlußkappe eine Legierung bilden, kann.

Ein in seiner Gesamtheit mit 56 bezeichneter Anschluß entspricht dem Anschluß 46 und weist ebenfalls einen zylindri-

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sehen Teil 58, einen blattförmigen Teil 60, einen Rand 62 und eine Öffnung b4 auf. Der Rand 62 erstreckt sich von der Endfläche des zylindrischen Teils 58, welche dem blattförmigen Teil 6O gegenüberliegt, in welchem sich wiederum die Öffnung 64 befindet. Es wird ebenfalls ein Lötmittel verwendet, um den Anschluß mit der ringförmigen Abschlußkappe 44 elektrisch und mechanisch zu verbinden, und der Rand 62 wirkt wieder als eine Art Damm oderSperre, um das Lötmittel zu begrenzen und festzulegen, während dieses geschmolzen wird, und mit dem Anschluß und der rxngförmigen Abschlußkappe eine Legierung bilden kann.

Das Lötmittel, welches verwendet wird, um die Enden des Schmelzeinsatzes 20 mit den frei daliegenden Innenflächen der ringförmigen Abschlußkappen 42 und 44 elektrisch und mechanisch zu verbinden, weist eine Schmelztemperatur von etwa 309 C auf und ist folglich ein Hochtemperavur-Lötmittel. Das Lötmittel, welches verwendet wird, um die Anschlüsse 46 bzw. 56 mit den Außenflächen der Endwände der ringförmigen Abschlußkappen 42 und 44 elektrisch und mechanisch zu verbinden, weist ebenfalls eine Schmelztemperatur von etwa 309 C auf und ist folglich ebenfalls ein Hochtemperatur-Lötmittel. Wenn der Anschluß 46 mit der Außenfläche der Endwandung der ringförmigen Abschlußkappe 42 verlötet wird, schmilzt das Lötmittel, welches verwendet wird, um den Schmelzeinsatz 20 mit der ringförmigen Kappe elektrisch und mechanisch zu verbinden; dieses Lötmittel erstarrt jedoch wieder, wenn der Anschluß und die ringförmige Abschlußkappe abgekühlt werden. Wenn der Anschluß 56 mit der

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Außenfläche der Endwandung der ringförmigen Abschlußkappe kk verlötet wird, schmilzt in ähnlicher Weise das Lötmittel, welches verwendet wird, um den Schmelzeinsatz 20 mit der ringförmigen Abschlußkappe elektrisch und mechanisch zu verbinden, aber auch dieses Lötmittel erstarrt wieder, wenn der Anschluß und die Abschlußkappe abgekühlt werden.

Jede der dünnen schwachen Stellen 22 bis kO weist einen bestimmten Abstand von der Innenfläche des Durchgangs 18 auf; jedoch ist der größte radiale Abstand zwischen irgendeinem Teil einer dieser dünnen schwachen Stellen und der benachbarten Oberfläche des Durchgangs 18 kürzer als der größte axiale Abstand zwischen diesem Teil der einen dünnen, schwachen Stelle und der Innenfläche der benachbarten Abschlußkappe. Auch die Querschnittefläche der Bahn, welche der lichtbogenlöschende Füllstoff 45 für die Wärme schafft, welche von diesem Teil der einen dünnen, schwachen Stelle zu der Innenfläche des Durchgangs l8 zu fließen sucht, ist viel größer als die Querschnittsfläche des Teils des Schmelzeinsatzes 20, welcher diese eine dünne, schwache Stelle mit der benachbarten ringförmigen Abschlußkappe verbindet. Folglich kann, obwohl das Metall des Schraelzeinsatzes 20 ein besserer Wärmeleiter als der lichtbogenlöschende Füllstoff 45 ist, dieser lichtbogenlöschende Füllstoff sehr beträchtliche Wärmemengen von der einen dünnen Stelle aufnehmen und kann das meiste dieser Wärmemenge zu der Innenfläche des Durchgangs l8 leiten.

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In der bevorzugten, in den Fig.1 bis k dargestellten Ausführungsform wird der größte radiale Abstand zwischen der dünnen, schwachen Stelle 22 oder hO und der Innenfläche des Durchgangs l8 unter rechtem Winkel zu der Ebene des Schmelzeinsatzes 20 gemessen; wenn der Schmelzeinsatz in der geometrischen Achse des Durchgangs liegt und wenn die elektrische Sicherung für lOOA ausgelegt ist, dann beträgt der radiale Abstand 0,336cm. Wenn die elektrische Sicherung für 200A ausgelegt ist, dann beträgt der radiale Abstand 0,333cm. Der größte radiale Abstand zwischen der dünnen, schwachen Stelle 22 oder k0 und der Innenfläche des Durchgangs 18, gemessen in der Ebene des Schmelzeinsatzes,beträgt 0,324cm. Der kürzeste axiale Abstand zwischen der dünnen, schwachen Stelle 22 oder kO und der Innenfläche der Endwandung der angrenzenden ringförmigen Abschlußkappe beträgt 0,8cm.

Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Materials, aus welchem das Gehäuse 12 hergestellt ist, werden beträchtliche Wärmemengen von der Innenfläche des Durchgangs 18 aufgenommen, von wo sie ohneweiters zu der Außenfläche des Gehäuses gelangen. Die Wärme wird dann an das Umgehungskühlmedium abgegeben, welches im allgemeinen Luft ist; hierbei liegt der Hauptteil der Außenfläche des Gehäuses 12 frei da. Folglich kann die Außenfläche des Gehäuses 12 beträchtliche Wärmemengen abgeben.

Wenn Strom über die elektrische Sicherung fließt, erzeugen alle dünnen, schwachen Stellen des Schmelzeinsatzes 20 Wärme,

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und die von allen diesen dünnen, schwachen Stellen erzeugte Wärmemenge ist proportional dem Produkt des Stromquadrats und

des Widerstandswerts der dünnen, schwachen Stelle. Da der Querschnitt jeder der dünnen, schwachen Stellen 22 und kO viel kleiner als die Querschnitte der paarweise angeordneten dünnen, schwachen Stellen 24 und 26, 28 und 30, 32 und Jk sowie 36 und 38 zusammen ist, erzeugt jede dünne, schwache Stelle und kO mehr Wärme als eine der paarweise angeordneten dünnen, schwachen Stellen. Wenn der Schmelzeinsatz 20 ständig bei seiner maximalen Strombelastbarkeit arbeitet, erreicht jede der dünnen, schwachen Stellen 22 und 40 eine Temperatur von über 8096 der Schmelztemperatur des bei dem Schmelzeinsatz verwendeten Materials. Insbesondere wenn der Schmelzeinsatz aus Silber ist, erreicht jede der dünnen, schwachen Stellen 22 und kO eine Temperatur von mehr als 768 C, wenn die elektrische Sicherung 10 fortlaufend bei ihre.r maximalen Strombelastbarkeit betrieben wird; wenn der Schmelzeinsatz aus Kupfer ist, erreicht jede dieser dünnen, schwachen Stellen eine Temperatur von mehr als 866⁰C.

Zur Bestimmung der maximalen Dauerstrombelastbarkeit einer bestimmten elektrischen Sicherung wird ein Strom gewählt, welcher so niedrig ist, daß die elektrische Sicherung den Strom unbegrenzt führen kann, ohne den Schaltkreis zu öffnen. Die Temperaturen der Anschlüsse und in Längsrichtung in der Mitte der Gehäuseaußenseite werden überprüft und in Intervallen aufgezeichnet,- von welchen keines kürzer als 5min ist, während

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der Strom durch die elektrische Sicherung fließt, und dieser Stromwert wird aufrechterhalten, bis sich alle diese Temperaturen stabilisiert haben. Diese Temperaturen werden als stabilisiert betrachtet, wenn alle während drei aufeinanderfolgenden Temperaturüberprüfungen in den vorstehend angegebenen Intervallen unverändert bleiben. Danach wird der Wert des über die elektrische Sicherung fließenden Stroms um einen festen
Betrag - im allgemeinen etwa 5% des ursprünglichen Stromwerts - erhöht, und die drei Temperaturen können sich dann
wieder stabilisieren. Der Stromwert wird dann wiederholt um
den festen Betrag erhöht, und die Temperaturen können sich
dann wiederholt stabilisieren, bis ein Strompegel erreicht
äst, welcher zur Folge hat, daß die elektrische Sicherung den Schaltkreis öffnet. Der unmittelbar vorausgehende Strompegel, bei welchem sich die drei Temperaturen stabilisiert haben,
wird als die maximale Dauerstrombelastbarkeit der elektrischen Sicherung betrachtet.

Solange der Wert des über die elektrische Sicherung 10 fließenden Stroms bei oder unter der maximalen Dauerstrombelastbarkeit der elektrischen Sicherung liegt, liegt die Temperatur jeder der dünnen, schwachen Stellen 22 bis kO unter der
Schmelztemperatur des Materials des Schmelzeinsatzes 20, da
die meiste Wärme, welche an den dünnen, schwachen Stellen 22 bis 40 erzeugt wird, zu dem Gehäuse 12 und den Anschlüssen kd und 56 geleitet wird, und von diesen verteilt wird. In diesem Zusammenhang ist auch zu erwähnen, daß die höhe Wärmeleitfä-

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higkeit des Materials des Gehäuses 12 den Gradienten zwischen der Temperatur der Innenfläche des Durchgangs 18 und der an der Außenfläche des Gehäuses auf weniger als 200°C begrenzt. Ein derart niedriger Temperaturgradient ist wichtig, da dadurch sichergestellt ist, daß die Innenfläche des Durchgangs 18 kühler ist als die verschiedenen dünnen, schwachen Stellen 22 bis kO und infolgedessen ohneweiters Wärme von diesen dünnen, schwachen Stellen abgegeben und aufgenommen werden kann. Folglich kann die elektrische Sicherung 10 irgendeinen der Stromwerte bei oder unter der maximalen Dauerstrombelastbarkeit unbeschränkt aushalten.

Wenn die elektrische Sicherung zum Schutz einer Festkörperdiode oder einer anderen Festkörpereinrichtung verwendet wird, sollte die maximale Dauerstrombelastbarkeit der elektrischen Sicherung nahe bei 105% des Nennstroms der Festkörpereinrichtung lie gen. Wo das der Fall ist, kann die elektrische Sicherung ständig alle Stromwerte bis zu einem Wert, welcher gleich 105% des Nennstroms der Festkörpereinrichtung ist, und einschließlich dieses Werts aushalten und übertragen» die elektrische Sicherung öffnet jedoch den Stromkreis sofort, wenn der Strom auf 110% des Nennstroms der Festkörpereinrichtung ansteigt. Insbesondere wenn der Strompegel bei 105% des Nennstroms der Festkörpereinrichtung liegt, arbeitet die elektrische Sicherung 10 bei ihrer maximalen Dauerstrombelastbarkeit; folglich liegt die Temperatur des Materials der schwachen, dünnen Stelle 22 oder k0 über 80% der Schmelztemperatur dieses

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Materials.

Die Temperatur steigt jedoch schnell auf die Schmelztemperatur des Materials des Schmelzeinsatzes 20 an, wenn der Strom auf 110% des Nennstroms der Festkörpereinrichtung ansteigt,
und durch das schnell erfolgende Öffnen bzw. Unterbrechen des Schaltkreises wird die Festkörpereinrichtung dann geschützt. Dem Vorstehenden ist zu entnehmen, daß die erfindungsgemäße elektrische Sicherung 10 ständig alle zulässigen Strompegel
aushält, daß jedoch selbst bei sehr niedrigen, aber möglicherweise schädlichen Überlastungen bzw. Überbeanspruchungen die Temperatur an einer der dünnen, schwachen Stellen des Schmelzeinsatzes 20 sofort auf die Schmelztemperatur dieses Schmelzeinsatzes ansteigt. Auf diese Weise kann mit der elektrischen Sicherung 10 ein vorteilhaft hohes Maß an Schutz für Festkörper einrichtungen geschaffen werden.

Wenn eine starke Überlastung oder ein Kurzschluß vorkommen,
würden die Temperaturen von einigen und möglicherweise allen schwachen, dünnen Stellen 22 bis k0 beinahe augenblicklich
auf die Schmelztemperatur des Schmelzeinsatzes 20 ansteigen. Das hierauf erfolgende schnelle Öffnen des Schaltkreises würde den Schaltkreis selbst und irgendwelche seiner nicht kurzgeschlossenen Bauelemente schützen. Der Schmelzeinsatz 20 ist
somit für zwei Funktionen vorgesehen, nämlich zum Schutz der Schaltung gegen sehr langsame, aber möglicherweise doch
schädliche Überlastungen und Überbeanspruchungen und zum

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Schutz der Schaltung gegen starke Überlastungen und Kurzschlüsse. Das heißt also, die elektrische Sicherung 10 ist eine ein einzelnes Element aufweisende, strombegrenzende, elektrische Sicherung mit doppelter Funktion.

In Fig.5 weist ein Gehäuse 66 drei Durchgänge 68 auf. Der Durchmesser des Gehäuses beträgt 2,54cm und der Durchmesser jeder der Durchgänge beträgt 0,686cm. Die Länge des Gehäuses 66 ist durch die Spannung der Schaltung festgelegt, mit welcher die elektrische Sicherung der Fig.5 verbunden ist; dies ist jedoch bereits vorstehend in Verbindung mit der elektrischen Sicherung 10 der Fig.l bis 4 erläutert. In den Durchgängen 68 sind Schmelzeinsätze 70 angeordnet und lichtbogenlöschendes Füllmaterial 72 vorgesehen. Die Schmelzeinsätze können dem Schmelzeinsatz 20 der Fig.l bis 4 sehr ähnlich sein, während das lichtbogenlöschende Füllmaterial dem entsprechenden Material 45 in den Fig.l bis 4 entspricht. Der Rand 73 in Fig.5 einer der Anschlüsse der elektrischen Sicherung entspricht dem Rand 52 in Fig.l bis 4. Obwohl in Fig. 5 an Schmelzeinsatz 70 in jedem der Durchgänge 68 des Gehäuses 66 dargestellt ist, müssen nicht alle Durchgänge mit einem Schmelzeinsatz und lichtbogenlöschendem Füllmaterial versehen sein. Durch das Gehäuse 66 mit den drei Durchgängen 68 ist es gemäß der Erfindung einfach, spezifisch andere elektrische Sicherungen zu schaffen, welche dieselbe Größe, aber spezifisch unterschiedliche Nennwerte aufweisen. Hierbei muß lediglich die Anzahl Durchgänge 68 geändert wer-

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den, welche mit Schmelzeinsätzen 70 versehen sind.

In Fig.6 weist ein Anschluß 6k parallele Seiten und abgerundete Enden auf; ferner hat der Anschluß einen Rand 76, welcher sich von einer Fläche des Anschlusses aus erstreckt. Die zwei Gehäuse 66 entsprechen vorzugsweise genau dem Gehäuse 66 der Fig.5· Obwohl Schmelzeinsätze in jedem der drei Durchgänge in jedem der Gehäuse 66 in Fig.6 dargestellt sind, müssen nicht alle Durchgänge mit einem Schmelzeinsatz und lichtbogenlöschendem Füllmaterial versehen sein. Auch durch die zwei Gehäuse ist es gemäß der Erfindung einfach, spezifisch unterschiedliche elektrische Sicherungen zu schaffen, welche dieselbe Größe, aber spezifisch unterschiedliche Nennwerte aufweisen. Es braucht hierbei lediglich die Anzahl der Durchgänge geändert zu werden, welche mit Schmelzeinsätzen versehen sind.

In Fig.7 ist ein Anschluß 68 dargestellt, welcher in einer Endansicht weitgehend rechteckig ist, jedoch konvexe und keine scharfen Ecken aufweist. Hierbei erstreckt sich ein Rand 8O von einer Endfläche des Anschlusses aus. Drei Gehäuse 66 entsprechen vorzugsweise genau dem Gehäuse 66 in Fig.5· Obwohl in Fig.7 ein Schmelzeinsatz in jedem Durchgang der einzelnen Gehäuse 66 dargestellt ist, brauchen nicht alle Durchgänge mit einem Schmelzeinsatz und mit lichtbogenlöschendem Füllmaterial versehen zu sein. Durch die drei Gehäuse 66 ist es gemäß der Erfindung einfach, spezifisch unterschiedliche elektrische Sicherungen zu schaffen, welche die gleiche Große,

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aber spezifisch unterschiedliche Nennwerte und Betriebsdaten aufweisen. Hierzu braucht nur die Anzahl Durchgänge geändert zu werden, welche mit Schmelzeinsätzen versehen sind.

In den Fig.8 und 9 entspricht ein in seiner Gesamtheit mit 100 bezeichnetes Gehäuse genau dem Gehäuse 12 der Fig.1 bis 3, und die ringförmigen Einschnitte 102 an den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses entsprechen den ringförmigen Einschnitten Ik in den Fig.1 und 3. Ein Anschluß 104 weist einen kappen- und blattförmigen Teil auf; hierbei entspricht der kappenförmige Teil der ringförmigen Abschlußkappe 42 der Fig.l, während der blattförmige Teil dem blattförmigen Teil 50 des Anschlusses 46 entsprechen kann. Der Rand des kappenförmigen Teils des Anschlusses 104 erstreckt in den linksseitigen ringförmigen Einschnitt 102 hinein, wodurch der Anschluß an dem Gehäuse 1OO gesichert ist. Ein Anschluß 106 entspricht dem Anschluß 104, und der Rand des kappenförmigen Teils des Anschlusses 106 erstreckt sich in den rechten ringförmigen Einschnitt 102 hinein, wodurch dieser Anschluß an dem Gehäuse 100 gesichert ist.

Ein Schmelzeinsatz 108 in Fig.9 kann in der elektrischen Sicherung der Fig.8 verwendet werden. Dieser Schmelzeinsatz kann im wesentlichen aus Silber oder Kupfer hergestellt sein.besteht jedoch in der Ausführungsform der Fig.9 aus Silber. An dem Schmelzeinsatz 108 sind schwache, dünne Stellen 110, 112 und Il4 dargestellt; jede dieser schwachen, dünnen Stellen ist

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durch ein Paar halbkreisförmiger Einschnitte festgelegt, welche sich von den Längskanten des Schmelzexnsatzes nach innen erstrecken. Obwohl nur drei dünne, schwache Stellen in Fig.9 dargestellt sind, weist eine bevorzugte Ausführungsform der elektrischen Sicherung der Fig.8 einen Schmelzeinsatz mit fünf dünnen, schwachen Stellen auf. Dieser Schmelzeinsatz hat eine Breite von O,3l8cm und eine Dicke von O,O13cm; die Mittellinien der in der Mitte gelegenen schwachen, dünnen Stellen des Schmelzexnsatzes haben in Längsrichtung einen Abstand von 0,8cm voneinander. Der Abstand zwischen der Mittellinie jeder außen liegenden dünnen, schwachen Stelle und der benachbarten dünnen, schwachen Stelle beträgt O,8l3cm. Die halbkreisförmigen Einschnitte haben Radien von 0,112cm; folglich beträgt die Breite jeder dünnen, schwachen Stelle O,O94cm.

Die Enden des Schmelzexnsatzes 108 sind mit den freien Innenflächen der kappenförmigen Teile der Anschlüsse 104 und 106 durch ein Hochtemperatur-Lötmittel verlötet; der lichtbogenlöschende Füllstoff umgibt den Schmelzeinsatz. Jede der außen liegenden dünnen, schwachen Stellen des Schmelzexnsatzes 108 weist von der frei daliegenden ebenen Fläche des benachbarten Anschlusses einen Abstand von O,8l3cm auf. Dieser Abstand ist mehr als das Zweifache des maximalen radialen Abstandes von 0,336cm, welcher zwischen der Innenfläche des Durchgangs in dem Gehäuse 100 und einer der dünnen, schwachen Stellen des Schmelzexnsatzes IO8 liegt, wenn der Schmelzeinsatz in der geometrischen Achse des Durchgangs angeordnet ist.

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Wenn Strom durch die elektrische Sicherung der Fig.8 fließt, geben alle dünnen, schwachen Stellen des Schmelzeinsatzes 108 Wärme ab, und die von jeder dieser dünnen, schwachen Stellen erzeugte Wärmemenge ist dem Produkt aus dem Stromquadrat und dem elektrischen Widerstand der dünnen, schwachen Stelle proportional. Da ein bestimmter Teil der von den außen liegenden dünnen, schwachen Stellen des Schmelzeinsatz.es 108 erzeugten Wärme zu den Anschlüssen 104 und 106 geleitet wird, neigen die weiter in der Mitte liegende dünne, schwache Stelle oder mehrere in der Mitte liegende dünne , schwache Stellen dazu, wärmer zu werden als die außen liegenden dünnen, schwachen Stellen. Der sich dadurch ergebende, verhältnismäßig höhere elektrische Widerstandswert der in der Mitte liegenden dünnen, schwachen Stelle oder der Stellen hat zur Folge, daß die dünne, schwache Stelle oder die dünnen, schwachen Stellen mehr Wärme erzeugen und abgeben als die an den Enden lie genden dünnen, schwachen Stellen; folglich sind die Temperaturen der in der Mitte liegenden dünnen, schwachen Stelle oder der Stellen höher als die der außen liegenden dünnen, schwachen Stellen.

Wenn die elektrische Sicherung der Fig.8 bei ihrer maximalen Dauerstrombelastbarkeit betrieben wird, erreicht jede der in der Mitte liegenden dünnen, schwachen Stellen des Schmelzeinsatzes 108 eine Temperatur von mehr als 8096 der Schmelztemperatur des in dem Schmelzeinsatz verwendeten Materials. Insbesondere wenn der Schmelzeinsatz aus Silber hergestellt ist, erreicht jede der in der Mitte liegenden dünnen, schwachen

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Stellen eine Temperatur von über 786 C, wenn die elektrische Sicherung 100 bei ihrer maximalen Dauerstrombelastbarkeit betrieben wird; wenn der Schmelzeinsatz aus Kupfer hergestellt ist, erreicht jede der dünnen, schwachen Stellen eine Temperatur von mehr als 866 C.

Solange der Wert des über die elektrischeSicherung 100 fließenden Stroms unter ober bei der maximalen Dauerstrombelastbarkeit der elektrischen Sicherung liegt, liegt auch die Temperatur jeder der in der Mitte liegenden dünnen, schwachen Stellen unter der Schmelztemperatur des Materials des Schmelzeinsatzes 100, da ein Großteil der Wärme, welche von den verschiedenen dünnen, schwachen Stellen des Schmelzeinsatzes erzeugt wird, zu dem Gehäuse 100 und den Anschlüssen 104 und 106 geleitet und dort verteilt wird. In diesem Zusammenhang ist auch zu beachten, daß die hohe Wärmeleitfähigkeit des Materials des Gehäuses 100 den Gradienten zwischen der Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs im Gehäuse 100 und der Temperatur an der Außenfläche des Gehäuses auf weniger als 200 C begrenzt. Ein derart niedriger Temperaturgradient ist wichtig, da dadurch sichergestellt ist, daß die Innenfläche des Durchgangs im Gehäuse 100 kühler als die dünnen, schwachen Stellen des Schmelzelements IO8 sind und folglich ohneweiters von allen dünnen, schwachen Stellen Wärme aufnehmen können. Folglich kann die in Fig.8 dargestellte elektrische Sicherung bei oder unter ihrer maximalen Dauerstrombelastbarkeit unbegrenzt irgendeinen oder alle Stromwerte auf-

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nehmen und weiterleiten.

Wenn die elektrische Sicherung der Fig.8 zum Schutz einer Festkörperdiode oder einer anderen Festkörpereinrichtung verwendet wird, sollte die maximale DauerStrombelastbarkeit der elektrischen Sicherung nahe bei 10596 des Nennstroms der Festkörpereinrichtung liegen. Venn dies der Fall ist, kann die elektrische Sicherung im Dauerbetrieb alle Ströme bis zu einem Wert und einschließlich eines Werts aufnehmen, welcher gleich 105% des Nennstroms der Festkörpereinrichtung ist, und die elektrische Sicherung öffnet obendrein sofort den Stromkreis, wenn der Strom 110% des Nennstroms der Festkörpereinrichtung übersteigt. Insbesondere wenn der Strompegel 105% des Nennstroes der Festkörpereinrichtung beträgt, arbeitet die elektrische Sicherung der Fig.8 bei ihrer maximalen Dauerstrombelastbarkeit, und folglich liegt die Temperatur des Materials an den in der Mitte liegenden dünnen, schwachen Stellen bei mehr als 80% der Schmelztemperatur des Schmelzeinsatzes.

Diese Temperatur steigt sehr schnell auf die Schmelztemperatur des Materials des Schmelzeinsatzes an, wenn der Strom auf 110% des Nennstroms der Festkörpereinrichtung ansteigt, und durch das sich dadurch ergebende Öffnen des Schaltkreises wird die Festkörpereinrichtung geschützt. Aus all diesen Ausführungen ist somit zu entnehmen, daß die erfindungsgemäüe elektrische Sicherung derFig.8 in der Lage ist, ständig, d.h. im Dauerbetrieb alle zulässigen Strompegel auszuhaltea und weiterzulei-

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ten, daß jedoch selbst bei sehr geringen, aber möglicherweise schädlichen Überlastungen und Überbeanspruchungen die Temperatur einer der in der Mitte liegenden dünnen· schwachen Stellen des Schmelzeinsatzes 108 sofort auf die Schmelztemperatur dieses Schmelzeinsalzes ansteigt. Auf diese Weise kann mit der elektrischen Sicherung der Fig.8 ein entsprechend hohes Maß an Schutz für Festkörpereinrichtungen geschaffen werden.

Wenn eine starke Überlastung oder ein Kurzschluß vorkommen sollten, würden die Temperaturen von einigen und möglicherweise allen dünnen, schwachen Stellen des Schmelzeinsatzes 108 beinahe augenblicklich auf die Schmelztemperatur dieses Schmelzeinsatzes ansteigen. Durch das anschließende, sehr schnelle Öffnen des Schaltkreises würden dann die Schaltung und irgendwelche nicht kurzgeschlossenen Bauelemente geschützt. Somit hat der Schmelzeinsatz 108 ganz offensichtlich eine Doppelfunktion, nämlich die Sdnltung gegen sehr niedrige, aber möglicherweise schädliche Überlastungen und Überbeanspruchungen sowie gegen starke Überlastungen und Kurzschlüsse zu schützen. Dies bedeutet, daß die elektrische Sicherung der Fig.8 eine strombegrenzende, elektrische Sicherung mit nur einem einzigen Element und einer Doppelfunktion ist.

Die elektrischen Sicherungen der Erfindung sind somit in der Lage, auch bei sehr geringen, aber möglicherweise schädlichen Überlastungen zu öffnen, da die Temperatur der dünnen, schwachen Stellen ihres Schmelzeinsatzes bei mehr als 80% der

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Schmelztemperaturen dieser Schmelzeinsätze liegen, wenn die über die elektrischen Sicherungen fließenden Ströme etwa 105% der durch diese elektrischen Sicherungen geschützten Belastungskenndaten liegen. Darüber hinaus tritt bei diesen elektrischen Sicherungen kein thermischer oder anderer Qualitätsverlust ein, wenn sie ständig oder intermittierend bei Belastungen betrieben werden, welche zur Folge haben, daß die Temperaturen der dünnen, schwachen Stellen 80% der Schmelztemperaturen der Schmelzeinsätze dieser elektrischen Sicherungen überschreiten, und dies ist mit keiner der üblichen, elektrischen Sicherungen mit nur einem einzigen Element und einer Doppelfunktion möglich.

Um diese Tatsache zu veranschaulichen sind zwei elektrische Sicherungen hergestellt worden, wie sie in den Fig.8 und 9 dargestellt sind; diese Sicherungen sind vollkommen gleich aufgebaut, außer daß die eine ein Gehäuse aus Glas-Melamin hatte, während die andere ein Gehäuse aus Aluminiumoxyd hatte. An den Längsmittellinien der Außenflächen dieser Gehäuse wurden Thermoelemente angebracht; weitere Thermoelemente wurden an bestimmten Stellen an den Innenflächen der Durchgänge in diesen Gehäusen sowie an den Anschlüssen dieser elektrischen Sicherungen befestigt. Die Anzahl und die Stellen dieser Thermoelemente sind aus der folgenden Aufstellung zu ersehen:

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Thermoelement Nummer 1

Stelle(der Anbringung) des Thermo e1emen t s

An der Durchganginnenfläche des Aluminiumoxyd-Gehäuses

An der Längsmittellinie der Außenfläche des Aluminiumoxyd-Gehäuses

Am Anschluß an einem Ende des Aluminiumoxyd-Gehäuses

Am Anschluß am anderen Ende des Aluminiumoxyd-Gehäuses

An der Durchganginnenfläche des Gehäuses aus Glas-Melamin

An der Längsmittellinie der Außenfläche des Gehäuses aus Glas-Melamin

An dem Anschluß an einem Ende des Gehäuses aus Glas-Melamin

An dem Anschluß am anderen Ende des Gehäuses aus Glas-Melamin.

Diese elektrischen Sicherungen wurden dann so in Reihe geschaltet, daß zu einem vorgegebenen Zeitpunkt genau derselbe Strom durch beide Sicherungen fließen würde, und der jeweils ausgewählte Stromwert wurde eingehalten, bis zumindest eine der elektrischen Sicherungen ein Wärmegleichgewicht erreichte. Die gewählten Stromwerte, die mittels der Thermoelemente gefühlten Temperaturen und die Wirkungen bzw. Ergebnisse an den elektrischen Sicherungen sind in der folgenden Tabelle

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wiedergegeben:

Stromwerte in Mittels Thermoelementen gefühlte Tempera-Ampere türen in C

12345678

55 1^3 101 110 113 3^2 113 169 115

60 195 131 150 135 500* 148 227 169

65 232 Ikk 17k 151 brannte unmittelbar

durch 70 286 171 206 177

* Wenn die mittels der Thermoelemente 1 bis 4 gefühlten Temperaturen auf 6OA stabilisiert wurden, dann stieg die mittels des Thermoelements 5 gefühlte Temperatur ständig an, was durch ein Verschmoren oder Verbrennen der Innenfläche des Durchgangs in dem Gehäuse aus Glas-Melamin angezeigt wurde. 1 Sie brannten nach 27min durch,nachdem der Stromwert auf 70A erhöht wurde.

Die vorstehend wiedergegebene Aufstellung zeigt, daß die elektrische Sicherung der Fig.8 bei stillstehender Luft eine maximale Dauerstrombelastbarkeit von 65A bei einem Gehäuse aus AIuminiumoxyd hat, jedoch bei stillstehender Luft nur eine maximale Dauerstrombelastbarkeit von 55A bei einem Gehäuse aus Glas-Melamin hat. Ferner ist aus dieser Tabelle zu ersehen, daß die Wärmeleitfähigkeit des Aluminiumoxyd-Gehäuses die Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs der elektrischen Sicherung der Fig.8 unter 35O°C hält, wenn die elektrische Sicherung bei ihrer maximalen Daueretrombelastbarkeit betrieben wird, wan-

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rend die Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs der elektrischen Sicherung mit einem Gehäuse aus Glas-Melamin größer als 35O°C ist, wenn die elektrische Sicherung bei ihrer maximalen Dauerstrombelastbarkeit betrieben wird.

Ferner ist aus der Tabelle zu ersehen, daß die thermische Leitfähigkeit des Aluminiumoxyd-Gehäuses die Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs der Sicherung der Fig.8 unter 35O°C hält, wenn die Temperaturen der dünnen, schwachen Stellen durch eine lang andauernde, geringe Überlastung 96O C erreichen, während die Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs der elektrischen Sicherung mit einem Gehäuse aus Glas-Melamin 500 C beträgt, wenn die Temperaturen der dünnen, schwachen Stellen durch eine lang andauernde, geringe Überbelastung 96O⁰C erreichen. Zusätzlich zeigt die Tabelle, daß die Wärmeleitfähigkeit des Aluminiumoxyd-Gehäuses den Gradienten zwischen der Temperatur an der Innenfläche des Durchganges und der Temperatur an der Außenfläche des Gehäuses immer auf weniger als 200°C hält, während der Gradient zwischen der Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs und der Temperatur an der Außenfläche des Gehäuses aus Glas-Melamin der anderen elektrischen Sicherung 200 C weit überschritt. Darüber hinaus zeigt die Tabelle, daß das Gehäuse aus Glas-Melamin der einen elektrischen Sicherung bei einem Strompegel unter dem Strompegel, der an der anderen elektrischen Sicherung erforderlich war, um sie zu öffnen, zu schmoren oder zu verbrennen begann.

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Ein etwas anderer Vergleich wurde zwischen zwei weiteren Sicherungen der Fig.8 durchgeführt; jedoch wurden diese Sicherungen durch die umgebende Luft gekühlt, welche über sie mit einer Geschwindigkeit von etwa 19»8cbm/min befördert wurde. An den Längsmittellinien der Außenflächen der Gehäuse dieser elektrischen Sicherungen wurden dann ebenso wie an den Innenflächen der Durchgänge in diesen Gehäusen sowie an den Anschlüssen dieser elektrischen Sicherungen jeweils Thermoelemente angebracht, Die Anzahl und die Anbringungestellen dieser Thermoelemente sind in der folgenden Tabelle aufgeführt: Thermoelement Anbringungsstelle des Thermoelements Nummer

1 An der Durchganginnenfläche des Aluminiumoxyd-Gehäuses

2 An der Längsmittellinie der Außenfläche des

Aluminiumoxyd-Gehäuses

3 Am Anschluß an einem Ende des Aluminium-

oxyd-Gehäuses

k Am Anschluß am anderen Ende des Aluminium

oxyd-Gehäuses

5 An der Durchganginnenfläche des Gehäuses

aus Glas-Melamin

6 An der Längsmittellinie der Außenfläche des

Gehäuses aus Glas-Melamin

7 Am Anschluß am einen Ende des Gehäuses

aus Glas-Melamin

8 Am Anschluß am anderen Ende des Gehäuses

aus Glas-Melamin S09883/0390

Diese elektrischen Sicherungen wurden in gesonderten, aber nahe beeinander angeordneten und einander entsprechenden Schaltungen geschaltet, so daß diese elektrischen Sicherungen dieselbe Umgebung haben -würden, aber erforderlichenfalls spezifisch unterschiedliche Stromwerte aufnehmen und weiterleiten könnten. Hierbei wurde ein anfänglicher Stromwert für die elektrische Sicherung mit dem Aluminiumoxyd-Gehäuse eingestellt, durch welchen die mittels des Thermoelements 2 gefühlte Temperatur bei stillstehender Luft auf 175°C stabilisiert werden konnte; in entsprechender Weise wurde ein anfänglicher Stromwert für die elektrische Sicherung mit dem Gehäuse aus Glas-Melamin eingestellt, durch welche die mittels des Thermoelements 6 gefühlte Temperatur bei stillstehender Luft ebenfalls auf 175°C stabilisiert werden konnte. Wie die Tabelle zeigt, wurde mittels des anfangs eingestellten Stromwert· für die elektrische Sicherung mit dem Aluminiumoxyd-Gehäuse die mittels des Thermoelements 2 gefühlte Temperatur bei stillstehender Luft bei 175°C stabilisiert, jedoch auch durch den anfangs eingestellten Stromwert für die elektrische Sicherung mit dem Gehäuse aus Glas-Melamin wurde die mittels des Thermoelements 6 gefühlte Temperatur bei stillstehender Luft bei 17^°C stabilisiert. Ferner ist aus der Tabelle zu ersehen, daß obwohl der anfangs eingestellte Stromwert und die Anfangstemperatur an der Außenfläche der elektrischen Sicherung mit dem Aluminiumoxyd-Gehäuse höher war als die der elektrischen Sicherung mit dem Gehäuse aus Glas-Melamin; die letztgenannte elektrische Sicherung brannte jedoch lange vor der zuerst erwshntfn elektrischen Sicherung durch: - 36 -

509*83/0390

Zustand der Luft

Wert des Stroms mittels Thermoelein Ampere, der menten gefühlte durch die elektri- Temperatur in C sehe Sicherung mit dem Aluminiumoxyd-Gehäuse fließt _Λ η _n ι. Wert des Strome in Ampere, welcher

mittels Thermoelementen gefühlte

über die elektrische Temperatur in

Sicherung mit dem Gehäuse aus Glas-Me-

lamin fließt ,

stillstehend

66

261 175 174 54

432 174 121 122

CD CO I

C-J¹Cn

CO CO O

bewegt sich mit etwa 19,8cbm/min

60

63 66

69 72

75 78 81 84

95 50 50 118 62 62 134 73 73 161 77 78 183 86 86 205 95 94 222 105 106 252 115 116

Sicherung brannte durch, wenn der Strom auf 84A anstieg 54

57
60

333 59 52 52 394 67 58 59 550 89 68 67

Sicherung brannte nach 8min durch, nachdem der Strom auf 60A angestiegen war.

cn

K)

00 cn 00 O

Die vorstehend wiedergegebene Tabelle zeigt, daß die elektrische Sicherung der Fig.8 bei sich bewegender Luft eine maximale Dauerstrombelastbarkeit von 8lA bei einem Aluminiumoxyd-Gehäuse hat, Jedoch bei bewegter Luft nur eine maximale Dauerbelastbarkeit von 57A bei einem Gehäuse aus Glas-Melamin hat. Ferner zeigt die Tabelle, daß die Wärmeleitfähigkeit des Aluminiumoxyd-Gehäuses die Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs der elektrischen Sicherung der Fig.8 unter 350 C hält, wenn die elektrische Sicherung bei ihrer maximalen Dauerstrombelastbarkeit betrieben wird, während die Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs der elektrischen Sicherung mit dem Gehäuse aus Glas-Melamin größer als 350 C ist, wenn diese elektrische Sicherung bei ihrer maximalen Dauerstrombelastbarkeit betrieben wird. Ebenso zeigt die Tabelle, daß die Wärmeleitfähigkeit des Aluminiumoxyd-Gehäuses die Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs der elektrischen Sicherung der Fig.8 unter 350 C hält, wenn die Temperaturen der dünnen, schwachen Stellen durch eine lang andauernde, geringe Überlastung 96O C erreichen, während die Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs der elektrischen Sicherung mit dem Gehäuse aus Glas-Melamin 550 C beträgt, wenn die Temperatur der dünnen, schwachen Stellen durch eine lang andauernde, geringe Überlastung 96O C erreicht.

Zusätzlich zeigt die Tabelle, daß die Wärmeleitfähigkeit des Aluminiumoxyd-Gehäuses den Gradienten zwischen der Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs und der Temperatur an der

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Außenfläche des Gehäuses immer auf weniger als 200 C hält, während der Gradient zwischen der Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs und der Temperatur an der Außenfläche des Gehäuses aus Glas-Melamin der anderen elektrischen Sicherung 200⁰C weit überschritt. Darüber hinaus zeigt die Tabelle noch, daß die Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs des Gehäuses aus Glas-Melamin der anderen elektrischen Sicherung l49°C - dem empfohlenen oberen Temperaturgrenzwert für Glas-Melamin Typ G5 - bei einem Strompegel weit über -schritt, der unter dem Strompegel liegt, welcher bei der anderen elektrischen Sicherung erforderlich war, um sie zu öffnen.

Die vorstehend wiBdergegebene Tabelle zeigt weiter, daß die Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs der anderen elektrischen Sicherung 371°C - dem empfohlenen oberen Temperaturgrenzwert für Glas-Silikon G-7 - bei einem Strompegel übersteigt, der unter dem Strompegel liegt, der zum Öffnen der anderen elektrischen Sicherung erforderlich war. Die Tabelle zeigt somit, daß ältere Sicherungen, bei welchen Gehäuse aus Glas-Melamin oder Glas-Silikon benutzt wurden, nicht richtig arbeiten und nicht als elektrische Sicherungen mit einem Einzelelement und einer Doppelfunktion betrieben werden konnten, wenn bei ihnen Schmelzeinsätze aus Kupfer oder Silber verwendet wurden. Die Tabelle zeigt somit, daß derartige Sicherungen nicht richtig arbeiten und nicht als strombegrenzende, elektrische Sicherungen mit einem einzigen Element und einer

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Doppelfunktion betrieben werden können.

Aus den vorstehend wiedergegebenen Tabellen ist somit zu ersehen, daß die elektrische Sicherung der Fig.8 bei stillstehender Luft eine maximale Dauerstrombelastbarkeit hat, die
selbst bei stillstehender Luft größer als 118% der maximalen Dauerstrombelastbarkeit der elektrischen Sicherung ist, welche ein Gehäuse aus Glas-Melamin hat. Die Tabellen zeigen ferner, daß die elektrische Sicherung der Fig.8 bei bewegter
Luft eine maximale Dauerbelastbarkeit hat, welche größer als 14296 der maximalen Dauerbelastbarkeit der anderen elektrischen Sicherung bei bewegter Luft ist.

In Fig.10 ist ein in seiner Gesamtheit mit 82 bezeichnetes
Gehäuse für eine Anzahl Dioden 86 dargestellt. Diese Dioden
sind an Kühlblechen 84 angebracht, welche vertikal angeordnet·, sich in horizontaler Richtung erstreckende, rechteckige Metallplatten sind. Eine der elektrischen Sicherungen der Fig.8 ist Hit jeder der Kühlbleche 84 verbunden; ferner sind Leitungen 88 an den freien Enden dieser elektrischen Sicherungen angebracht. Ein Ventilator 90 ist an der Oberseite des Gehäuses 82 angebracht, und die Sicherung ist unmittelbar unter einem Gitter 91 für die Auslaßluft an der Oberseite angeordnet.Ein Gitter 92 für die einströmende Luft ist unten an
einer Seite des Gehäuses vorgesehen. Der obere Teil dieser
Gehäuseseite ist eine undurchsichtige opake Platte, welche
jedoch entfernt werden kann, um die elektrischen Sicherungen

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der Fig.8 und ihre Anschlüsse an den Kühlblechen 8k genau betrachten zu können.

Die Kühlbleche 8k dienen sowohl als Leiter als auch als Kühlkörper, und die elektrischen Sicherungen sind unmittelbar an diesen Kühlblechen angebracht. Der Lüfter 90 saugt verhältnismäßig kühle Luft über das Gitter 92 nach innen, so daß Luft über die Dioden 86, die elektrischen Sicherungen und die Kühlbleche 8k strömt,und daß sie dann über das Gitter 91 wieder austritt. Die Luft strömt mit einer Geschwindigkeit von mehr als 19,8cbm/min. Bei einer derartigen Luftströmung sind Stromwerte, welche sicher und gefahrlos über diese Dioden und die elektrischen Sicherungen fließen können, möglich, die wesentlich größer sind als die Stromwerte, welche bei stillstehender Luft ohne Gefahr über diese Dioden und die elektrischen Sicherungen fließen können. Insbesondere kann jede der Sicherungen in Fig.10 8lA aushalten, während sie bei stillstehender Luft im Dauerbetrieb nur 65A aushalten könnten. Die Schmelzelemente der elektrischen Sicherungen gemäß der Erfindung sind aus einem Material, wie Silber oder Kupfer hergestellt, welches eine Schmelztemperatur hat, die wesentlich höher liegt als die Schmelztemperatur von Blei oder Zink. Folglich können die Schmelzeinsätze dieser elektrisdi en Sicherungen als aus einem Material mit einer hohen Schmelztemperatur hergestellt bezeichnet werden.

Die elektrischen Sicherungen der Erfindung haben nur einen

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Schmelzeinsatz in einem vorgegebenen Durchgang in einem Gehäuse. Darüber hinaus liegt das lichtbogenlöschende Füllmaterial in jedem Durchgang unmittelbar an der gesamten Oberfläche des Schmelzeinsatzes in diesem Durchgang und ebenso unmittelbar an der Innenfläche dieses Durchgangs an. Auch liegen die Längsseiten dieser Schmelzeinsätze nahe an der Innenfläche, und die dünnen, schwachen Stellen dieser Schmelzeinsätze liegen näher an der Innenfläche als an den benachbarten Anschlüssen. Folglich können diese elektrischen Sicherungen sehr beträchtliche Wärmemengen von den dünnen, schwachen Stellen zu den Innenflächen der Durchgänge in ihren Gehäusen abgeben bzw. abstrahlen und weiterleiten. Ferner können diese Gehäuse beträchtliche Wärmemengen abgeben und abstrahlen, welche von den Innenflächen der Durchgänge aufgenommen werden; folglich können bei den elektrischen Sicherungen gemäß der Erfindung Schmelzeinsätze mit dünnen, schwachen Stellen mit einem verhältnismäßig kleinen Querschnitt verwendet werden, welche trotzdem als elektrische Sicherungen mit einem einzigen Element bzw. Einsatz und einer Doppelfunktion wirken.

Jeder Schmelzeinsatz jeder elektrischen Sicherung gemäß der Erfindung hat mindestens eine dünne, schwache Stelle, und viele dieser Schmelzeinsätze haben mehr als nur eine dünne, schwache Stelle. Selbstverständlich soll, außer wenn es der Sinnzusammenhang der Beschreibung oder eines Anspruchs anders erfordert, die Formulierung "dünne, schwache Stelle" eine dünne, schwache Stelle bezeichnen, welche auf eine ge-

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ringe, aber möglicherweise schädliche Überlastung an der Sicherung und auch auf eine starke Überlastung oder einen Kurzschluß an der Sicherung ansprechen kann. Selbstverständlich wird auch dann, wenn jeder Schmelzeinsatz einer elektrischen Sicherung auf eine geringe, jedoch möglicherweise schädliche Überlastung an der Sicherung und auch auf eine starke Überlastung oder einen Kurzschluß an der Sicherung ansprechen kann, diese elektrische Sicherung als eine nur ein einziges Element bzw. einen Einsatz aufweisende elektrische Sicherung mit einer Doppelfunktion betrachtet, unabhängig davon, ob es sich nur um einen Schmelzeinsatz oder um eine Anzahl von Schmelzeinsätzen handelt.

Der Abstand zwischen den Kanten des Schmelzeinsatzes 108 und der Innenfläche des Durchgangs im Gehäuse 100 ist bei der Bestimmung der maximalen Dauerstrombelastbarkeit der elektrischen Sicherung der Fig.8 dienlich. Beispielsweise wurde noch eine weitere elektrische Sicherung hergestellt, welche genau der elektrischen Sicherung der Fig.8 entsprach, außer daß die Breite des Schmelzeinsatzes 108 von O,3l8cm auf 0,635cm vergrößert war. Die Breiten der dünnen, schwachen Stellen blieben unverändert; jedoch der Abstand zwischen jeder Kante des Schmelzeinsatze s 108 und dem benachbarten Teil der Innenfläche des Durchgangs im Gehäuse 100 wurde von O,l84cm auf 0,025cm herabgesetzt. Es wurde dann die maximale Dauerstrombelastbarkeit dieser weiteren elektrischen Sicherung bestimmt; zum Vergleich sind die Ergebnisse dieser Bestimmung im Unter-

- 43 509883/0390

schied zu den Ergebnissen bei der Bestimmung der Dauerstrombelastbarkeit der elektrischen Sicherung derFig.8 in der nachstehenden Gegenüberstellung aufgeführt. Die Nummern und die Anbringungsstellen der bei diesen Bestimmungen verwendeten Thermoelemente sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Thermoelement Anbringungs stelle des Thermoelements Nummer

1 An der Durchganginnenfläche des Gehäuses

der Fig.8;

2 An der Längsmittellinie der Außenfläche des

Gehäuses der Fig.8

3 Am Anschluß am einen Ende des Gehäuses der

Fig. 8

4 Am Anschluß am anderen Ende des Gehäuses

der Fig.8

5 An der Durchganginnenfläche des Gehäuses

der elektrischen Sicherung der Fig.8 mit einem breiteren Schmelzeinsatz

6 An der Längsmittellinie der Außenfläche des

Gehäuses der elektrischen Sicherung der Fig.8 mit einem breiteren Schmelzeinsatz

7 Am Anschluß am einen Ende des Gehäuses der

elektrischen Sicherung der Fig.8 mit einem breiteren Schmelzeinsatz

8 Am Anschluß am anderen Ende des Gehäuses der

elektrischen Sicherung der Fig.8 mit einem

breiteren Schmelzeinsatz.

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50 9 883/0390

Die zwei elektrischen Sicherungen wurden mit gesonderten, jedoch nahe beeinander angeordneten und entsprechend aufgebauten Schaltungen verbunden, so daß diese elektrischen Sicherungen dieselbe Umgebung haben würden, aber erforderlichenfalls spezifisch unterschiedliche Stromwerte aufnehmen und übertragen können. Der Anfangsstromwert für die Sicherung der Fig.8 wurde auf einen Wert eingestellt, bei welchem die mittels des Thermoelements 2 gefühlte Temperatur bei stillstehender Luft auf 175 C stabilisiert wurde; in ähnlicher Weise wurde der Anfangsstromwert für die elektrische Sicherung der Fig.8 mit dem breiteren Schmelzeinsatz auf einen Wert eingestellt, bei welchem die mittels des Thermoelements 6 gefühlte Temperatur bei stillstehender Luft auf 175°C stabilisiert wurde:

- 45 509883/0390

Zustand der Luft

Wert des Stroms in Ampere, welcher durch die elektrische Sicherung der Fig.8 fließt

durch Thermoelemente gefühlte Temperatur in ⁰C

Wert des Stroms in Ampere, welcher durch die elektrische Sicherung der Fig.8 mit einem breiteren Schmelzeinsatz fließt

durch Thermoelemente gefühlte Temperatur in ⁰C

stillstehend

66

261 175 174 175

60

207

155

Bewegt mit

etwa 19,8cbm/min

O
CJ
CD
O

60 63 66

69 72

75 78 81

95 50 50 49 118 62 62 63 ₁₃4 _{73 73 72}

161 77 78 78 183 86 86 86 205 95 9^ 95 222 105 106 105 252 115 116 116

Sicherung brannte durch, wenn der Strom auf 8^A anstieg

60 63 66 69 72 75 78 81 83 86

111 71 65 123 82 7k lh 137 84: lh 156 98 86 84t 178 109 9^ 188 119 103 218 139 118 2Ί5 153 128 276 172 1^5 1^5 317 187 166

Sicherung ^ durch, wenn der q-j Strom auf 89A an-fO stieg

Aus der vorstehenden Tabelle ist zu ersehen, daß bei einer Anordnung der Kanten des Schmelzeinsatzes 108 näher an der Innenfläche des Durchgangs im Gehäuse 100 die Dauerstrombelastbarkeit der elektrischen Sicherung von 8lA auf 86A anstieg. Folglich sollten bei den elektrischen Sicherungen gemäß der Erfindung die Schmelzeinsätze Breiten aufweisen, welche über 75% der Durchmesser der Durchgänge liegen, in welchen sie angeordnet sind.

Die Schmelzeinsätze der elektrischen Sicherungen gemäß der Erfindung weisen verschiedene Formen, unterschiedliche Breiten und verschiedene Stärken auf. Auch die Durchgänge in den Gehäusen dieser elektrischen Sicherungen können verschiedene Querschnittsformen und verschiedene Querschnitte aufweisen. Jedoch sollte der Durchmesser eines Durchgangs nicht größer als 1,27cm sein; wo dies der Fall ist, ist dann der maximale radiale Abstand zwischen einer dünnen, schwachen Stelle eines in der geometrischen Achse des Durchgangs liegenden Schmelzeinsatzes und der Innenfläche dieses Durchgangs kleiner als 64mm. Jede dünne, schwache Stelle sollte von jedem Anschluß einen Abstand aufweisen, welcher größer als 80mra ist, und die Innenfläche jedes Durchgangs sollte so nahe an den Längsseiten des Schmelzeinsatzes angeordnet sein, wie es die Montage und wirtschaftliche Erfordernisse erlauben.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Strombegrenzende elektrische Sicherung, g e k e η η zeichnet durch ein Gehäuse (12) mit einem langgestreckten Durchgang (18), mit an den Enden des Durchgangs (l8) angeordneten Anschlüssen, mit einem Schmelzeinsatz (20), welcher in dem Durchgang (l8) angeordnet ist, elektrisch mit den Anschlüssen (46, 56) verbunden ist, aus einem Material mit einer hohen Schmelztemperatur hergestellt ist, mindestens eine dünne, schwache Stelle (22 bis 40) aufweist, und auf eine lang andauernde geringe, aber möglicherweise schädliche Überlastung, auf einen Kurzschluß oder auf eine starke Überlastung anspricht, um "zu öffnen" bzw. einen Schalt- oder Stromkreis zu unterbrechen, und durch lichtbogenlöschendes Material (45) in dem Durchgang (l8), wobei das Gehäuse (12) aus einem anorganischen, keramischen Material hergestellt ist, welches eine Wärmeleitfä-

higkeit aufweist, die größer als 0,030cal/cm Querschnitt/cm Länge/sek/ C ist, und das Gehäuse mit dem Hauptteil seiner Außenfläche einem Kühlmedium ausgesetzt ist, damit der Hauptteil der Außenfläche Wärme an das Kühlmedium abgeben kann, wobei der Schmelzeinsatz (20) Wärme erzeugt, wenn Strom über die elektrische Sicherung (10) fließt, wobei ferner das lichtbogenlöschende Material (45) beträchtliche Wärmemengen aufnimmt und einen Großteil der Wärmemengen an die Innenfläche des Durchgangs (l8) überträgt, und wobei das Gehäuse beträchtliche Wär-

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memengen, welche es von dem lichtbogenlöschenden Material (45) aufnimmt, an dessen Außenfläche überträgt, von welcher dann Wärme an das Kühlmedium abgegeben wird.

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic hn e t, daß zumindest ein Teil, nämlich mindestens eine dünne, schwache Stelle (22 bis 4O) des Schmelzeinsatzes (20) eine Temperatur von mehr als 80% der Schmelztemperatur des Materials des Schmelzeinsatzes (20) aufweist, wenn die elektrische Sicherung (20) mit ihrer maximalen Dauerbelastbarkeit betrieben wird.

3. Sicherung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitfähigkeit des .anorganischen, keramischen Materials des Gehäuses (12) den Temperaturgradienten zwischen den Innen- und Außenflächen des Gehäuses (12) bzw. zwischen der Innenfläche des Durchgangs (18) und der Gehäuseaußenfläche auf weniger als 200 C begrenzt.

4. Sicherung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der dünnen, schwachen Stelle (22 bis 4o) auf die Schmelztemperatur des Schmelzein sat2B s (20) ansteigt, wenn dieser auf eine lang andauernde niedrige, aber möglicherweise schädliche Überbelastung anspricht, um "zu öffnen", daß jedoch das lichtbogenlöschende Material (45) und das Gehäuse (12) soviel Wärme an die Außenfläche des Gehäuses (12) übertragen,daß die Temperatur der In-

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nenflache des Durchgangs (l8) unter 350 C bleibt.

5« Sicherung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtbogenlöschende Material (45) unmittelbar an der dünnen, schwachen Stelle (22 bis 40) und der Innenfläche des Durchgangs (18) anliegt und den Durchgang (l8) xm wesentlichen ausfüllt.

6. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t , daß das Kühlmedium ständig entlang der Außenfläche des Gehäuses (12) entlangbefördert wird, um Wärme von der Außenfläche aufzunehmen.

7. Sicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g ekennzeichnet, daß die dünne, schwache Stelle (22 bis 40) zumindestens einen Teil aufweist, welcher bezüglich der Innenfläche des Durchgangs (l8) versetzt ist, und daß dieser Teil von der Innenfläche um einen Abstand versetzt ist, welcher kleiner als 64mm ist, und daß der Teil der dünnen, schwachen Stelle (22 bis 40) von jedem der Anschlüsse (46, 56) einen Abstand aufweist, welcher größer als 80mm ist.

8. Sicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzeinsatz (20) der einzige Einsatz in dem Durchgang (l8) ist, und daß die Breite des Schmelzeinsatzes (20) größer als 75% des Durchmessers des Durchgangs (l8) ist.

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9· Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichn et, daß der Schmelzeinsatz (20) im wesentlichen aus Kupfer oder S4ber besteht und mindestens eine dünne, schwache Stelle (22 bis kO) aufweist.

1OtSicherung nach den Ansprüchen 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß die dünne, schwache Stelle (22 bis kO) bezüglich der Innenfläche des Durchgangs (l8) und auch bezüglich der Anschlüsse (4t6, 56) versetzt ist, und daß die dünne, schwache Stelle bezüglich der Innenfläche um einen Abstand versetzt ist, welcher kleiner als der Abstand ist, um welchen die dünne ,schwache Stelle bezüglich der beiden Anschlüsse (^16, 56) versetzt ist.

11. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitfähigkeit des anorganischen, keramischen Materials des Gehäuses (12) die Temperatur an der Innenfläche des Durchgangs (l8) auf 35O°C hält.

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